Микроэлектроника

1) Классификация интегральных микросхем. Примеры условных графических обозначений цифровых микросхем комбинационного и последовательностного типов.

ИМС делят на цифровые и аналоговые. Цифровые ИМС оперируют с напряжениями, принимающими только два возможных значения - логического нуля и логической единицы. Аналоговые ИМС могут работать с напряжениями, непрерывными по времени и значению. В зависимости от степени интеграции цифровые ИМС либо выполняют отдельные логические операции (например, И-НЕ или ИЛИ-НЕ), либо образуют целые узлы цифровых устройств (счетчики, регистры, микросхемы памяти, процессоры и т.д.). Аналоговые ИМС (операционные усилители, компараторы напряжений, таймеры, стабилизаторы постоянного напряжения) выполняют разнообразные функции: усиление сигналов, генерирование колебаний различной формы, модуляцию и демодуляцию сигналов и много других преобразований. Микросхемы, предназначенные для цифроаналогового (ЦАП) и аналого-цифрового преобразования сигналов (АЦП), относят к числу аналоговых. По функциональному назначению в цифровых ИМС выделяют следующие устройства: Логические элементы, драйверы, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, арифметическими устройствами, триггеры, регистры, счетчики, релаксационные устройства, запоминающие устройства. Все цифровые устройства можно отнести к одному из двух основных классов: комбинационные (без памяти) и последовательностные (с памятью). Комбинационными называют устройства, состояние выходов которых в любой момент времени однозначно определяется значениями входных переменных в тот же момент времени. Шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, компараторы кодов, арифметико-логические устройства, ПЗУ, ПЛМ. Выходное состояние последовательностного цифрового устройства в данный момент времени определяется не только логическими переменными на его входах, но еще зависит и от порядка

их поступления в предыдущие моменты времени. (Триггеры, регистры, счетчики, ОЗУ, микропроцессорные устройства). Примеры условных графических обозначений микросхем:

Комбинационного типа:

К133ЛА3 - логический элемент, К155КП7 - мультиплексор, К555ИМ5 - сумматор, К556РТ5 - постоянное запоминающее устройство.

Последовательностного типа:

К555ТМ2 - триггер, К555ИР8 - регистр, К1533ИЕ6 - счетчик.

2) Классификация, условные графические обозначения и принцип работы счетчиков.

Цифровое устройство, циклически меняющее свои состояния под действием импульсов, подаваемых на один вход, называется счетчиком. Количество тактов, через которое повторяется исходное состояние счетчика, называют коэффициентом пересчета (модулем счета) Ксч. Счетчики строят из цепочек триггеров с динамическим управлением. По коэффициенту пересчета различают счетчики двоичные (Ксч = 2^n, где n — разрядность счетчика), десятичные (Ксч = 10^n, где n — количество декад счетчика), с произвольным постоянным Ксч, с изменяемым Ксч (программируемые). По направлению счета счетчики делятся на суммирующие, вычитающие, реверсивные. По способу организации внутренних связей между триггерами счетчики могут быть асинхронными (с последовательным переносом) и синхронными (с параллельным переносом). Синхронные счетчики обладают большим быстродействием. Асинхронные двоичные счетчики строят из цепочки счетных триггеров, соединяя выход предыдущего с входом последующего.При замыкании выводов 1 и 12 получаем четырехразрядный двоичный счетчик.

Синхронный двоичный счетчик.

Реверсивные счетчики обладают универсальными возможностями. Десятичный (К555ИЕ6) и двоичный (К555ИЕ7) счетчик. Уровнем логического нуля на входе L в счетчик записывается

четырехразрядный код со входов предустановки 1, 2, 4, 8 (параллельная загрузка). Эта возможность позволяет строить на таких микросхемах счетчики и делители частоты с изменяемым Ксч. Уровнем логической единицы на входе R счетчик сбрасывается в нулевое состояние. Вход R имеет приоритет по отношению ко входу L. При подаче импульсов на суммирующий вход +1 на вычитающем –1 должен быть высокий уровень, и наоборот.

Счетчики с произвольным модулем счета Ксч

строятся на основе микросхем двоичных и двоично-десятичных счетчиков. Одним из способов получения произвольного значения модуля счета является использование цепи обратной связи, сбрасывающей его в нулевое состояние, как только суммирующий счетчик переходит в состояние, равное Ксч.

ИМС программируемых делителей частоты. Существует ряд ИМС счетчиков с программируемым коэффициентом деления. Например, К155ИЕ8.